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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201710237948.2 (22)申请日 2017.04.12 (71)申请人 浙江农林大学暨阳学院 地址 311800 浙江省绍兴市暨阳街道浦阳 路77号 (72)发明人 李映平 范兴铎 应伟军 (74)专利代理机构 浙江纳祺律师事务所 33257 代理人 朱德宝 (51)Int.Cl. A01G 25/16(2006.01) (54)发明名称 铁皮石斛灌溉系统 (57)摘要 本发明公开了铁皮石斛灌溉系统， 包括依次 连接的检测单元、 一阶超前单元、 控制单元、 以及 喷头。
2、电磁阀； 检测单元包括第一检测端和第二检 测端， 第一检测端的电容式湿度传感器和第二检 测端的电容式湿度传感器分别插在两个区域的 土壤内， 用于检测两个区域的土壤湿度； 一阶超 前单元用于对两个区域的土壤湿度值进行超前 运算； 控制单元用于根据两个区域的土壤湿度值 的超前运算结果， 控制喷头电磁阀打开或者关 闭， 以改变两个区域的土壤湿度。 权利要求书2页 说明书4页 附图4页 CN 107047249 A 2017.08.18 CN 107047249 A 1.铁皮石斛灌溉系统， 包括依次连接的检测单元(100)、 一阶超前单元(200)、 控制单元 (300)、 以及喷头电磁阀(400)；。
3、 所述检测单元(100)包括第一检测端(101)和第二检测端(102)， 其中第一检测端(101) 和第二检测端(102)均包括一电容式湿度传感器和一NE555芯片； 所述第一检测端(101)的 电容式湿度传感器和所述第二检测端(102)的电容式湿度传感器分别插在两个区域的土壤 内， 用于检测两个区域的土壤湿度； 所述一阶超前单元(200)用于对两个区域的土壤湿度值进行超前运算； 所述控制单元(300)用于根据两个区域的土壤湿度值的超前运算结果， 控制喷头电磁 阀(400)打开或者关闭， 以改变两个区域的土壤湿度； 其中， 所述一阶超前单元(200)和所述控制单元(300)集成于金属罩(1)内。
4、， 所述金属罩 (1)包括位置相对的正极板(11)和负极板(12)； 并且， 所述正极板(11)和所述负极板(12)之 间形成的电场方向与信号在所述一阶超前单元(200)和所述控制单元(300)中的传递方向 相同。 2.根据权利要求1所述的铁皮石斛灌溉系统， 其特征在于， 在所述第一检测端(101)中， 所述电容式湿度传感器的输出端连接所述NE555芯片的输入端， 所述NE555芯片的输入端还 连接电阻， 使所述电阻和所述电容式湿度传感器构成一震荡单元， 用于检测一个区域的土 壤湿度。 3.根据权利要求1所述的铁皮石斛灌溉系统， 其特征在于， 在所述第二检测端(102)中， 所述电容式湿度传感。
5、器的输出端连接所述NE555芯片的输入端， 所述NE555芯片的输入端还 连接电阻， 使所述电阻和所述电容式湿度传感器构成一震荡单元， 用于检测另一个区域的 土壤湿度。 4.根据权利要求1所述的铁皮石斛灌溉系统， 其特征在于， 所述控制单元(300)包括 CD4047芯片， 所述CD4047芯片的第一输入端和第二输入端之间还连接彼此之间串联的第三 电阻和第四电阻； 所述控制单元(300)还包括并行的第一开关、 第二开关、 第三开关、 以及第四开关； 所述 CD4047芯片的第一输入端还分别连接所述第二开关和所述第三开关的控制端； 所述CD4047 芯片的第二输入端还分别连接所述第一开关和所述第。
6、四开关的控制端； 所述第二开关还连 接所述第三电阻和第四电阻的公共接点， 所述第三开关还连接所述可调电阻的调节端； 所述控制单元(300)还包括比较器， 所述第二开关和所述第四开关均连接所述比较器 的反相端； 所述第一开关和所述第三开关均连接所述比较器的反相端， 所述比较器的输出 端连接所述喷头电磁阀(400)。 5.根据权利要求4所述的铁皮石斛灌溉系统， 其特征在于， 所述CD4047芯片的Cx端连接 第一电容， 所述CD4047芯片的Rx端连接第五电阻， 所述第一电容的另一端和所述第五电阻 的另一端均连接所述CD4047芯片的R-C端。 6.根据权利要求1所述的铁皮石斛灌溉系统， 其特征在。
7、于， 所述控制单元(300)包括 CD4047芯片， 还包括并行的第一开关、 第二开关、 第三开关、 以及第四开关； 所述CD4047芯片的第一输入端还分别连接所述第二开关和所述第三开关的控制端； 所 述CD4047芯片的第二输入端还分别连接所述第一开关和所述第四开关的控制端； 所述第一开关和所述第二开关均连接所述CD4047芯片的第一输入端， 所述第三开关和 权 利 要 求 书 1/2 页 2 CN 107047249 A 2 所述第四开关均连接所述CD4047芯片的第二输入端； 所述控制单元(300)还包括比较器， 所述第二开关和所述第四开关均连接所述比较器 的反相端； 所述第一开关和所述。
8、第三开关均连接所述比较器的反相端， 所述比较器的输出 端连接所述喷头电磁阀(400)。 7.根据权利要求6所述的铁皮石斛灌溉系统， 其特征在于， 所述CD4047芯片的Cx端连接 第一电容， 所述CD4047芯片的Rx端连接第五电阻， 所述第一电容的另一端和所述第五电阻 的另一端均连接所述CD4047芯片的R-C端。 权 利 要 求 书 2/2 页 3 CN 107047249 A 3 铁皮石斛灌溉系统 技术领域 0001 本发明涉及一种灌溉系统， 更具体的说是涉及一种铁皮石斛灌溉系统。 背景技术 0002 在农作物灌溉领域中， 受水资源短缺的限制， 节水灌溉显得越来越重要。 在现有的 节水灌。
9、溉系统中， 为了实现自动节水灌溉， 大都采用土壤湿度传感器来实时检测土壤湿度， 然后监控终端根据检测到的土壤湿度来确定灌溉策略， 并以此向阀门控制器发送控制指 令。 之后， 阀门控制器根据该控制指令控制电磁阀门， 以按照所述灌溉策略进行灌溉。 0003 目前， 铁皮石斛灌溉系统普遍采用PLC和喷头对土壤进行灌溉。 另外， 作为反馈， 还 对土壤湿度值进行检测， 从而来控制喷头的供给量。 但是， 对于土壤湿度值检测的结果以及 喷头的控制， 存在一定的时间差， 从而导致喷头供给的精度问题。 发明内容 0004 针对现有技术存在的不足， 本发明的目的在于提供一种铁皮石斛灌溉系统， 通过 对对土壤湿度。
10、值进行超前运算， 消除土壤湿度值检测的结果以及喷头的控制之间的时间 差， 从而提高喷头供给的精度。 0005 为实现上述目的， 本发明提供了如下技术方案： 0006 铁皮石斛灌溉系统， 包括依次连接的检测单元、 一阶超前单元、 控制单元、 以及喷 头电磁阀； 0007 所述检测单元包括第一检测端和第二检测端， 其中第一检测端和第二检测端均包 括一电容式湿度传感器和一NE555芯片； 所述第一检测端的电容式湿度传感器和所述第二 检测端的电容式湿度传感器分别插在两个区域的土壤内， 用于检测两个区域的土壤湿度； 0008 所述一阶超前单元用于对两个区域的土壤湿度值进行超前运算； 0009 所述控制单。
11、元用于根据两个区域的土壤湿度值的超前运算结果， 控制喷头电磁阀 打开或者关闭， 以改变两个区域的土壤湿度； 0010 其中， 所述一阶超前单元和所述控制单元集成于金属罩内， 所述金属罩包括位置 相对的正极板和负极板； 并且， 所述正极板和所述负极板之间形成的电场方向与信号在所 述一阶超前单元和所述控制单元中的传递方向相同。 0011 作为一种可实施的方式， 在所述第一检测端中， 所述电容式湿度传感器的输出端 连接所述NE555芯片的输入端， 所述NE555芯片的输入端还连接电阻， 使所述电阻和所述电 容式湿度传感器构成一震荡单元， 用于检测一个区域的土壤湿度。 0012 作为一种可实施的方式，。
12、 在所述第二检测端中， 所述电容式湿度传感器的输出端 连接所述NE555芯片的输入端， 所述NE555芯片的输入端还连接电阻， 使所述电阻和所述电 容式湿度传感器构成一震荡单元， 用于检测另一个区域的土壤湿度。 0013 作为一种可实施的方式， 所述控制单元包括CD4047芯片， 所述CD4047芯片的第一 输入端和第二输入端之间还连接彼此之间串联的第三电阻和第四电阻； 说 明 书 1/4 页 4 CN 107047249 A 4 0014 所述控制单元还包括并行的第一开关、 第二开关、 第三开关、 以及第四开关； 所述 CD4047芯片的第一输入端还分别连接所述第二开关和所述第三开关的控制端。
13、； 所述CD4047 芯片的第二输入端还分别连接所述第一开关和所述第四开关的控制端； 所述第二开关还连 接所述第三电阻和第四电阻的公共接点， 所述第三开关还连接所述可调电阻的调节端； 0015 所述控制单元还包括比较器， 所述第二开关和所述第四开关均连接所述比较器的 反相端； 所述第一开关和所述第三开关均连接所述比较器的反相端， 所述比较器的输出端 连接所述喷头电磁阀。 0016 作为一种可实施的方式， 所述CD4047芯片的Cx端连接第一电容， 所述CD4047芯片 的Rx端连接第五电阻， 所述第一电容的另一端和所述第五电阻的另一端均连接所述CD4047 芯片的R-C端。 0017 作为一种。
14、可实施的方式， 所述控制单元包括CD4047芯片， 还包括并行的第一开关、 第二开关、 第三开关、 以及第四开关； 0018 所述CD4047芯片的第一输入端还分别连接所述第二开关和所述第三开关的控制 端； 所述CD4047芯片的第二输入端还分别连接所述第一开关和所述第四开关的控制端； 0019 所述第一开关和所述第二开关均连接所述CD4047芯片的第一输入端， 所述第三开 关和所述第四开关均连接所述CD4047芯片的第二输入端； 0020 所述控制单元还包括比较器， 所述第二开关和所述第四开关均连接所述比较器的 反相端； 所述第一开关和所述第三开关均连接所述比较器的反相端， 所述比较器的输出。
15、端 连接所述喷头电磁阀。 0021 作为一种可实施的方式， 所述CD4047芯片的Cx端连接第一电容， 所述CD4047芯片 的Rx端连接第五电阻， 所述第一电容的另一端和所述第五电阻的另一端均连接所述CD4047 芯片的R-C端。 0022 本发明相比于现有技术的有益效果在于： 0023 本发明提供了一种铁皮石斛灌溉系统， 通过对对土壤湿度值进行超前运算， 消除 土壤湿度值检测的结果以及喷头的控制之间的时间差， 从而提高喷头供给的精度。 因为， 超 前算法可以提高相应的速度。 此外， 还通过正极板和负极板形成的电场来增强一阶超前单 元和控制单元的响应速度。 附图说明 0024 图1为铁皮石斛。
16、灌溉系统的框图； 0025 图2为图1中一阶超前单元和控制单元的框图； 0026 图3为第一检测端的原理图； 0027 图4为第二检测端的原理图； 0028 图5为铁皮石斛灌溉系统的一原理图； 0029 图6为铁皮石斛灌溉系统的另一原理图。 0030 图中： 1、 金属罩； 11、 正极板； 12、 负极板； 100、 检测单元； 101、 第一检测端； 102、 第 二检测端； 200、 一阶超前单元； 300、 控制单元； 400、 喷头电磁阀。 具体实施方式 说 明 书 2/4 页 5 CN 107047249 A 5 0031 以下结合附图， 对本发明上述的和另外的技术特征和优点进行清。
17、楚、 完整地描述， 显然， 所描述的实施例仅仅是本发明的部分实施例， 而不是全部实施例。 0032 参照图1， 本发明提供了铁皮石斛灌溉系统， 包括依次连接的检测单元100、 一阶超 前单元200、 控制单元300、 以及喷头电磁阀400； 其中， 检测单元100包括第一检测端101和第 二检测端102； 其中第一检测端101和第二检测端102均包括一电容式湿度传感器和一NE555 芯片； 图3和图4分别示出了第一检测端101和第二检测端102的原理图。 第一检测端101的电 容式湿度传感器和第二检测端102的电容式湿度传感器分别插在两个区域的土壤内， 用于 检测两个区域的土壤湿度。 这里， 。
18、之所以采用电容式湿度传感器， 是因为土壤内是一个湿度 相对较大的环境， 采用其他形式的传感器无法产时间在高湿度的环境下作检测用。 相应的， 由NE555芯片构成的单稳态电路， 具有一定的稳定性， 也不容易受到环境的影响， 所以将电 容式湿度传感器和NE555芯片结合在这一特定的场合使用， 可以确保检测的稳定性。 一阶超 前单元200用于对两个区域的土壤湿度值进行超前运算； 控制单元300用于根据两个区域的 土壤湿度值的超前运算结果， 控制喷头电磁阀400打开或者关闭， 以改变两个区域的土壤湿 度。 这里， 引入了一阶超前单元200， 可以对两个区域的土壤湿度值进行超前运算； 相当于 是， 可以。
19、通过一阶超前算法获得下一时段的土壤湿度值。 而且， 这里之所以取两个区域， 是 因为喷头电磁阀400灌溉的起始位置和终止位置的土壤湿度值存在一定差别。 取两个具有 代表性的进行检测， 可以提高检测的准确性。 0033 参照图2， 一阶超前单元200和控制单元300集成于金属罩1内， 金属罩1包括负极板 12和正极板11； 并且， 负极板12和正极板11之间形成的电场方向与信号在一阶超前单元200 和控制单元300中的传递方向相同。 这里的技术方案可以是， 将一阶超前单元200和控制单 元300集成于单片机或者集成于DSP内， 然后在单片机或者DSP的外侧设置金属罩1。 通过采 取上述技术方案，。
20、 设置在一阶超前单元200和控制单元300外的金属罩1， 可以对信号进行屏 蔽， 防止外界的信号干扰单片机； 除此之外， 通过正极板11和负极板12形成的电场来增强一 阶超前单元200和控制单元300的响应速度， 进一步加快对土壤湿度的调整速度。 0034 基于上述的铁皮石斛灌溉系统， 以下提供两种实施方式。 0035 参照图5， 作为一种可以实施的方式， 控制单元300包括CD4047芯片， CD4047芯片的 第一输入端和第二输入端之间还连接彼此之间串联的第三电阻和第四电阻； 控制单元300 还包括并行的第一开关、 第二开关、 第三开关、 以及第四开关； CD4047芯片的第一输入端还 分。
21、别连接第二开关和第三开关的控制端； CD4047芯片的第二输入端还分别连接第一开关和 第四开关的控制端； 第二开关还连接第三电阻和第四电阻的公共接点， 第三开关还连接可 调电阻的调节端； 控制单元300还包括比较器， 第二开关和第四开关均连接比较器的反相 端； 第一开关和第三开关均连接比较器的反相端， 比较器的输出端连接泵站阀门400。 CD4047芯片的Cx端连接第一电容， CD4047芯片的Rx端连接第五电阻， 第一电容的另一端和 第五电阻的另一端均连接CD4047芯片的R-C端。 0036 基于这一实施方式， 在第二检测端102侧连接第一电阻和第二电阻， 将它与第一检 测端101区分出来。
22、； 加大第一检测端101和第二检测端102接收到信号的差值， 与此同时， 作 为对比， 设置了第三电阻和第四电阻， 有助于分别CD4047芯片的两个输出端的信号， 使后置 的比较器容易跟随动作， 提高响应速度。 尤其还将第一电阻的调节端连接至第三开关和第 四开关， 可以控制第三开关和第四开关的精度。 说 明 书 3/4 页 6 CN 107047249 A 6 0037 参照图6， 作为一种可以实施的方式， 控制单元300包括CD4047芯片， CD4047芯片的 第一输入端和第二输入端之间还连接彼此之间串联的第三电阻和第四电阻； CD4047芯片的 第一输入端还分别连接第二开关和第三开关的控。
23、制端； 0038 CD4047芯片的第二输入端还分别连接第一开关和第四开关的控制端； 第一开关和 第二开关均连接CD4047芯片的第一输入端， 第三开关和第四开关均连接CD4047芯片的第二 输入端； 控制单元300还包括比较器， 第二开关和第四开关均连接比较器的反相端； 第一开 关和第三开关均连接比较器的反相端， 比较器的输出端连接泵站阀门400。 CD4047芯片的Cx 端连接第一电容， CD4047芯片的Rx端连接第五电阻， 第一电容的另一端和第五电阻的另一 端均连接CD4047芯片的R-C端。 CD4047芯片的AST端和CD4047芯片的T端连接并且接地。 0039 基于这一实施方式。
24、， 在第二检测端102侧连接第一电阻和第二电阻， 将它与第一检 测端101区分出来； 加大第一检测端101和第二检测端102接收到信号的差值， 中间省去了第 三电阻和第四电阻， 使后置的比较器容易跟随动作， 提高响应速度。 尤其还将第一电阻的调 节端连接至第三开关和第四开关， 可以控制第三开关和第四开关的精度。 0040 以上所述的具体实施例， 对本发明的目的、 技术方案和有益效果进行了进一步的 详细说明， 应当理解， 以上所述仅为本发明的具体实施例而已， 并不用于限定本发明的保护 范围。 特别指出， 对于本领域技术人员来说， 凡在本发明的精神和原则之内， 所做的任何修 改、 等同替换、 改进等， 均应包含在本发明的保护范围之内。 说 明 书 4/4 页 7 CN 107047249 A 7 图 1 图 2 说 明 书 附 图 1/4 页 8 CN 107047249 A 8 图 3 说 明 书 附 图 2/4 页 9 CN 107047249 A 9 图 4 图 5 说 明 书 附 图 3/4 页 10 CN 107047249 A 10 图 6 说 明 书 附 图 4/4 页 11 CN 107047249 A 11 。